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超聲波催化誘導化學反應是怎麽形成的?

文章出處:www.fycg.com網責任編輯:超聲波催化作者:成功超聲人氣:-发表时间:2018-07-27 15:33:00【

超聲波催化是利用物理技術,在化學反應的介質中産生一系列接近于極端的條件。這種能量不僅能夠激發或促進許多化學反應、加快化學反應速度,甚至還可以改變化學反應的方向,産生一些效果。聲化學可應用于幾乎所有的化學反應,如萃取與分離、合成與降解、生物柴油生産、治理微生物、降解有毒有機汙染物、生物降解處理、生物細胞粉碎、分散和凝聚,等等。 

超聲波催化誘導化學反應

超聲波對液體有多種作用,其中,

第一種作用:對液體具有攪拌勻化作用,大振幅的超聲波輻射到液體介質中,能是液體介質分子發生劇烈的振蕩,與單純的加熱和機械攪拌相比,超聲波的攪拌作用能更加有效的使化學反應物充分混合,增加分子間的接觸面積,從而更加高效快速的促進化學反應的進行。

第二種作用:超聲波在液體中産生空化效應,在液體中産生無數個即興即滅的小氣泡,在微觀小環境帶來極大地壓力變化和溫度變化,隨著小氣泡的産生和消亡,微觀環境裏會發生每秒鍾幾億度的溫度變化,雖然加熱點持續的時間不過百萬分之一秒,但是加速了加熱點裏的分子的化學反應。

第三是:由于超聲波在液體中傳遞存在著一個正負壓強的交變周期,可使介質的質點産生顯著的聲壓作用,當用足夠大振幅的超聲波輻射液體介質時,液體介質就會發生斷裂,形成氣體微泡,微泡進一步增大形成空化氣泡,空化氣泡在大振幅超聲波高壓下液壁發生潰陷,潰陷的動能在瞬間轉化爲空化泡內物質的內能,于是産生幾千K的高溫,使空化泡內的分子熱解離,變成低溫等離子體,從而增強了化學反應物的反應活性,即增加了分子或離子間的碰撞和接觸,使得化學反應快速進行。

第四是:超聲波能有如此廣泛的應用呢?原來主要得益于超聲空化反應,當超聲波能量足夠高時,就會産生“超聲空化”現象,即指存在于液體中的微小氣泡(空化核)在超聲場的作用下振動、生長並不斷聚集聲場能量,當能量達到某個阈值時,空化氣泡急劇崩潰閉合的過程。空化氣泡的壽命約0.1μs,它在急劇崩潰時可釋放出巨大的能量,並産生速度約爲110m/s、有強大沖擊力的微射流,使碰撞密度高達1.5kg/cm2。蘇州索尼克超聲科技,空化氣泡在急劇崩潰的瞬間産生局部高溫高壓(5000K,1800atm),冷卻速度可達109K/s。超聲波這種空化作用大大提高非均相反應速率,實現非均相反應物間的均勻混合,加速反應物和産物的擴散,促進固體新相的形成,控制顆粒的尺寸和分布。”

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